計算機的硬體系統通常由五大部件構成，包括：運算器、控制器、儲存器、輸入裝置和輸出裝置。其中，運算器和控制器放在一起就是我們通常所說的中央處理器，它的功能是執行各種運算和控制指令以及處理計算機軟體中的資料。我們通常所說的程式實際上就是指令的集合，我們程式就是將一系列的指令按照某種方式組織到一起，然後透過這些指令去控制計算機做我們想讓它做的事情。今天我們大多數時候使用的計算機，雖然它們的元器件做工越來越精密，處理能力越來越強大，但究其本質來說仍然屬於“馮·諾依曼結構”的計算機。“馮·諾依曼結構”有兩個關鍵點，一是指出要將儲存裝置與中央處理器分開，二是提出了將資料以二進位制方式編碼。二進位制是一種“逢二進一”的計數法，跟我們人類使用的“逢十進一”的計數法沒有實質性的區別，人類因為有十根手指所以使用了十進位制（因為在數數時十根手指用完之後就只能進位了，當然凡事都有例外，瑪雅人可能是因為長年光著腳的原因把腳趾頭也算上了，於是他們使用了二十進位制的計數法，在這種計數法的指導下瑪雅人的歷法就與我們平常使用的歷法不一樣，而按照瑪雅人的歷法，2012年是上一個所謂的“太陽紀”的最後一年，而2013年則是新的“太陽紀”的開始，後來這件事情被以訛傳訛的方式誤傳為”2012年是瑪雅人預言的世界末日“這種荒誕的說法，今天我們可以大膽的猜測，瑪雅文明之所以發展緩慢估計也與使用了二十進位制有關）。對於計算機來說，二進位制在物理器件上來說是最容易實現的（高電壓表示1，低電壓表示0），於是在“馮·諾依曼結構”的計算機都使用了二進位制。雖然我們並不需要每個程式設計師都能夠使用二進位制的思維方式來工作，但是瞭解二進位制以及它與我們生活中的十進位制之間的轉換關係，以及二進位制與八進位制和十六進位制的轉換關係還是有必要的。如果你對這一點不熟悉，可以自行使用維基百科或者百度百科科普一下。
說明：近期關於量子計算機的研究已經被推倒了風口浪尖，量子計算機基於量子力學進行運算，使用量子瞬移的方式來傳遞資訊。2018年6月，Intel宣佈開發出新款量子晶片並通過了在接近絕對零度環境下的測試；2019年，IBM和Google都推出了自己的量子計算機。
在程式設計中，變數是一種儲存資料的載體。計算機中的變數是實際存在的資料或者說是儲存器中儲存資料的一塊記憶體空間，變數的值可以被讀取和修改，這是所有計算和控制的基礎。計算機能處理的資料有很多種型別，除了數值之外還可以處理文字、圖形、音訊、影片等各種各樣的資料，那麼不同的資料就需要定義不同的儲存型別。Python中的資料型別很多，而且也允許我們自定義新的資料型別（這一點在後面會講到），我們先介紹幾種常用的資料型別。
- 整型：Python中可以處理任意大小的整數（Python 2.x中有
int和long兩種型別的整數，但這種區分對Python來說意義不大，因此在Python 3.x中整數只有int這一種了），而且支援二進位制（如0b100，換算成十進位制是4）、八進位制（如0o100，換算成十進位制是64）、十進位制（100）和十六進位制（0x100，換算成十進位制是256）的表示法。 - 浮點型：浮點數也就是小數，之所以稱為浮點數，是因為按照科學記數法表示時，一個浮點數的小數點位置是可變的，浮點數除了數學寫法（如
123.456）之外還支援科學計數法（如1.23456e2）。 - 字串型：字串是以單引號或雙引號括起來的任意文字，比如
'hello'和"hello",字串還有原始字串表示法、位元組字串表示法、Unicode字串表示法，而且可以書寫成多行的形式（用三個單引號或三個雙引號開頭，三個單引號或三個雙引號結尾）。 - 布林型：布林值只有
True、False兩種值，要麼是True，要麼是False，在Python中，可以直接用True、False表示布林值（請注意大小寫），也可以透過布林運算計算出來（例如3 < 5會產生布爾值True，而2 == 1會產生布爾值False）。 - 複數型：形如
3+5j，跟數學上的複數表示一樣，唯一不同的是虛部的i換成了j。實際上，這個型別並不常用，大家瞭解一下就可以了。
對於每個變數我們需要給它取一個名字，就如同我們每個人都有屬於自己的響亮的名字一樣。在Python中，變數命名需要遵循以下這些必須遵守硬性規則和強烈建議遵守的非硬性規則。
- 硬性規則：
- 變數名由字母（廣義的Unicode字元，不包括特殊字元）、數字和下劃線構成，數字不能開頭。
- 大小寫敏感（大寫的
a和小寫的A是兩個不同的變數）。 - 不要跟關鍵字（有特殊含義的單詞，後面會講到）和系統保留字（如函式、模組等的名字）衝突。
- PEP 8要求：
- 用小寫字母拼寫，多個單詞用下劃線連線。
- 受保護的例項屬性用單個下劃線開頭（後面會講到）。
- 私有的例項屬性用兩個下劃線開頭（後面會講到）。
當然，作為一個專業的程式設計師，給變數（事實上應該是所有的識別符號）命名時做到見名知意也是非常重要的。
下面通過幾個例子來說明變數的型別和變數使用。
"""
使用變數儲存資料並進行加減乘除運算
Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
a = 321
b = 12
print(a + b) # 333
print(a - b) # 309
print(a * b) # 3852
print(a / b) # 26.75在Python中可以使用type函式對變數的型別進行檢查。程式設計中函式的概念跟數學上函式的概念是一致的，數學上的函式相信大家並不陌生，它包括了函式名、自變數和因變數。如果暫時不理解這個概念也不要緊，我們會在後續的章節中專門講解函式的定義和使用。
"""
使用type()檢查變數的型別
Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
a = 100
b = 12.345
c = 1 + 5j
d = 'hello, world'
e = True
print(type(a)) # <class 'int'>
print(type(b)) # <class 'float'>
print(type(c)) # <class 'complex'>
print(type(d)) # <class 'str'>
print(type(e)) # <class 'bool'>可以使用Python中內建的函式對變數型別進行轉換。
int()：將一個數值或字串轉換成整數，可以指定進位制。float()：將一個字串轉換成浮點數。str()：將指定的物件轉換成字串形式，可以指定編碼。chr()：將整數轉換成該編碼對應的字串（一個字元）。ord()：將字串（一個字元）轉換成對應的編碼（整數）。
下面的程式碼透過鍵盤輸入兩個整數來實現對兩個整數的算術運算。
"""
使用input()函式獲取鍵盤輸入(字串)
使用int()函式將輸入的字串轉換成整數
使用print()函式輸出帶佔位符的字串
Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
a = int(input('a = '))
b = int(input('b = '))
print('%d + %d = %d' % (a, b, a + b))
print('%d - %d = %d' % (a, b, a - b))
print('%d * %d = %d' % (a, b, a * b))
print('%d / %d = %f' % (a, b, a / b))
print('%d // %d = %d' % (a, b, a // b))
print('%d %% %d = %d' % (a, b, a % b))
print('%d ** %d = %d' % (a, b, a ** b))說明：上面的print函式中輸出的字串使用了佔位符語法，其中
%d是整數的佔位符，%f是小數的佔位符，%%表示百分號（因為百分號代表了佔位符，所以帶佔位符的字串中要表示百分號必須寫成%%），字串之後的%後面跟的變數值會替換掉佔位符然後輸出到終端中，執行上面的程式，看看程式執行結果就明白啦。
Python支援多種運算子，下表大致按照優先順序從高到低的順序列出了所有的運算子，運算子的優先順序指的是多個運算子同時出現時，先做什麼運算然後再做什麼運算。除了我們之前已經用過的賦值運算子和算術運算子，我們稍後會陸續講到其他運算子的使用。
| 運算子 | 描述 |
|---|---|
[] [:] |
下標，切片 |
** |
指數 |
~ + - |
按位取反, 正負號 |
* / % // |
乘，除，模，整除 |
+ - |
加，減 |
>> << |
右移，左移 |
& |
按位與 |
^ | |
按位異或，按位或 |
<= < > >= |
小於等於，小於，大於，大於等於 |
== != |
等於，不等於 |
is is not |
身份運算子 |
in not in |
成員運算子 |
not or and |
邏輯運算子 |
= += -= *= /= %= //= **= &= ` |
= ^= >>= <<=` |
說明： 在實際開發中，如果搞不清楚運算子的優先順序，可以使用括號來確保運算的執行順序。
賦值運算子應該是最為常見的運算子，它的作用是將右邊的值賦給左邊的變數。下面的例子演示了賦值運算子和複合賦值運算子的使用。
"""
賦值運算子和複合賦值運算子
Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
a = 10
b = 3
a += b # 相當於：a = a + b
a *= a + 2 # 相當於：a = a * (a + 2)
print(a) # 算一下這裡會輸出什麼比較運算子有的地方也稱為關係運算符，包括==、!=、<、>、<=、>=，我相信沒有什麼好解釋的，大家一看就能懂，唯一需要提醒的是比較相等用的是==，請注意這個地方是兩個等號，因為=是賦值運算子，我們在上面剛剛講到過，==才是比較相等的比較運算子。比較運算子會產生布爾值，要麼是True要麼是False。
邏輯運算子有三個，分別是and、or和not。and字面意思是“而且”，所以and運算子會連線兩個布林值，如果兩個布林值都是True，那麼運算的結果就是True；左右兩邊的布林值有一個是False，最終的運算結果就是False。相信大家已經想到了，如果and左邊的布林值是False，不管右邊的布林值是什麼，最終的結果都是False，所以在做運算的時候右邊的值會被跳過（短路處理），這也就意味著在and運算子左邊為False的情況下，右邊的表示式根本不會執行。or字面意思是“或者”，所以or運算子也會連線兩個布林值，如果兩個布林值有任意一個是True，那麼最終的結果就是True。當然，or運算子也是有短路功能的，在它左邊的布林值為True的情況下，右邊的表示式根本不會執行。not運算子的後面會跟上一個布林值，它的作用是得到與該布林值相反的值，也就是說，後面的布林值如果是True運算結果就是False，而後面的布林值如果是False則運算結果就是True。
"""
比較運算子和邏輯運算子的使用
Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
flag0 = 1 == 1
flag1 = 3 > 2
flag2 = 2 < 1
flag3 = flag1 and flag2
flag4 = flag1 or flag2
flag5 = not (1 != 2)
print('flag0 =', flag0) # flag0 = True
print('flag1 =', flag1) # flag1 = True
print('flag2 =', flag2) # flag2 = False
print('flag3 =', flag3) # flag3 = False
print('flag4 =', flag4) # flag4 = True
print('flag5 =', flag5) # flag5 = False說明：比較運算子的優先順序高於賦值運算子，所以
flag0 = 1 == 1先做1 == 1產生布爾值True，再將這個值賦值給變數flag0。,進行分隔，輸出的內容之間預設以空格分開。
提示：華氏溫度到攝氏溫度的轉換公式為：$C=(F - 32) \div 1.8$。
參考答案：
"""
將華氏溫度轉換為攝氏溫度
Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
f = float(input('請輸入華氏溫度: '))
c = (f - 32) / 1.8
print('%.1f華氏度 = %.1f攝氏度' % (f, c))說明：在使用
%.1f是一個佔位符，稍後會由一個float型別的變數值替換掉它。同理，如果字串中有%d，後面可以用一個int型別的變數值替換掉它，而%s會被字串的值替換掉。除了這種格式化字串的方式外，還可以用下面的方式來格式化字串，其中{f:.1f}和{c:.1f}可以先看成是{f}和{c}，表示輸出時會用變數f和變數c的值替換掉這兩個佔位符，後面的:.1f表示這是一個浮點數，小數點後保留1位有效數字。print(f'{f:.1f}華氏度 = {c:.1f}攝氏度')
參考答案：
"""
輸入半徑計算圓的周長和麵積
Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
radius = float(input('請輸入圓的半徑: '))
perimeter = 2 * 3.1416 * radius
area = 3.1416 * radius * radius
print('周長: %.2f' % perimeter)
print('面積: %.2f' % area)參考答案：
"""
輸入年份 如果是閏年輸出True 否則輸出False
Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
year = int(input('請輸入年份: '))
# 如果程式碼太長寫成一行不便於閱讀 可以使用\對程式碼進行折行
is_leap = year % 4 == 0 and year % 100 != 0 or \
year % 400 == 0
print(is_leap)說明：比較運算子會產生布爾值，而邏輯運算子
and和or會對這些布林值進行組合，最終也是得到一個布林值，閏年輸出True，平年輸出False。